(57)【要約】【課題】本発明は高電圧変電装置に係り、特に地下埋設方式の地下変電所のように湿気の多いい環境で使用される高電圧機器の絶縁性能の劣化や構造物の錆の発生を抑える。【解決手段】密閉された室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ内に高電圧機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃを設置してなる高電圧変電装置において、密閉された室２２ａ、２２ｂ、２２ｃから外部へ通じるダクト２４を布設し、室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ内からダクト２４内へ向けて水分を移動させる固体高分子電解質膜ドライユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃを取り付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された室内に高電圧機器を設置してなる高電圧変電装置において、前記密閉された室から外部へ通じるダクトを布設し、このダクトに対して室内からダクト内へ向けて水分を移動させる固体高分子電解質膜ドライユニットを設けたことを特徴とする高電圧変電装置。
【請求項２】
前記室が地下変電所の地下室であることを特徴とする請求項１記載の高電圧変電装置。
【請求項３】
前記ダクトと前記室とを接続する部位に位置する連結ダクトに対して、室内からダクト外に向けて水分を移動させる固体高分子電解質膜ドライユニットを設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の高電圧変電装置。
【請求項４】
前記ダクトに排気ダクトを設け、この排気ダクトから外部へ向けて水分を移動させる固体高分子電解質膜ドライユニットを設けたことを特徴する請求項１または３のいずれか１つに記載の高電圧変電装置。
【請求項５】
前記室内に設置した高電圧機器を絶縁油中に浸漬させ、前記ダクトの中間部に前記絶縁油の膨張収縮による室内圧力変化を低減させる油劣化防止装置を設けるとともに、当該ダクトの端部に吸湿呼吸器をそれぞれ設け、この吸湿呼吸器の大気と接する側に固体高分子電解質膜ドライユニットを設けたことを特徴とする請求項１記載の高電圧変電装置。
【請求項６】
太陽電池を備えた太陽光発電装置を設け、この太陽光発電装置で発電された電力を固体高分子電解質膜ドライユニットへ供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の高電圧変電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下埋設方式の地下変電所として使用されるのに適する高電圧変電装置に係り、特に固体高分子電解質膜ドライユニットを用いて湿気を除去する湿気除去装置を備えた高電圧変電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市近郊に設置される高電圧変電所は、用地取得の困難性などの理由からより一層の小型、縮小化が求められており、これらの変電所設備に用いられる高電圧機器の絶縁物に対してもより一層の小型、縮小化が要求されている。
【０００３】
この設備の小型、縮小化に伴って、高電圧機器の絶縁物に印加される運転電界は上昇し、絶縁強度的に厳しくなる傾向にある。
一方、近年の都市部の電力需要の増大と用地取得難に対処するため、都市部のビルや公園の地下などに主要機器を設置する、いわゆる地下埋設方式の高電圧変電装置が増加している。
【０００４】
これらの地下埋設方式の高電圧変電装置においては、地下室などの密閉された部屋の中に、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Substation, 以下ＧＩＳと略す）や変圧器といった変電用の高電圧機器が設置されている。
【０００５】
図５に地下室などに設置される高電圧機器の１つである従来の一般的なＧＩＳの構成を示す。
ＧＩＳ１は高電圧導体２と、この高電圧導体２を中心に穴の明いたコーン状の絶縁スペーサ３等の絶縁物によって支持収納する接地容器４とから構成され、接地容器４内にはＳＦ６ガスなどの不活性絶縁ガス５が２〜３気圧程度の圧力で充填されている。
【０００６】
また、前記接地容器４内は絶縁スペーサ３によっていくつかのガス室に区画され、各区隔室には遮断器や断路器などの電気機器が収納されている。
【０００７】
前記絶縁スペーサ３の中心穴の内周縁は接地容器４内で高電圧導体２を支持するとともに外周縁は区画された接地容器４間にパッキングなどを介して気密に挟まれ、ボルトなどによって一体的に締め付けられている。
【０００８】
したがって、絶縁スペーサ３の高電圧導体２を支持する内周縁は不活性絶縁ガス５中に位置するものの、接地容器４間に挟まれた接地側の外周縁はこの部分において地下室内の周囲大気中に曝されている。
【０００９】
一般に、地下室においては、地表に比べると湿度が高く、また、周囲の地層中の水分が多いときには、地下室の壁を浸透して湿気が地下室内に流れ込み、地下室内の湿度が高くなりやすいとともに、いったん流入した湿気は除去するのが困難である。
【００１０】
このため、地下室内において、ＧＩＳ１周囲の大気の湿度が増加した場合には、水分が絶縁物である絶縁スペーサ３に吸着され、この絶縁スペーサ３を介して水分が接地容器４内に浸透しやすくなる。
また、微量ではあるが、接地容器４の区画間の接続部から地下室内の周囲大気中の水分の一部が接地容器４内部の絶縁ガス５にまで浸透する恐れもある。
【００１１】
一般に絶縁ガス５や絶縁スペーサ３などの絶縁物は、それに含まれる水分濃度が増えるとその絶縁性能が低下することが知られており、運転電界が高くなる現状においては従来にも増して一層絶縁物に吸着したり浸透する水分に注意をはらう必要がある。
このため従来、ＧＩＳ１内部の湿度を十分低く保つことを目的として、ＧＩＳ１の接地容器４の内部に水分を吸着するための吸着剤６を封入したものが考えられている。
【００１２】
吸着剤６はＧＩＳ１内部に浸透してきた湿気や水分を吸着するが、その吸着能力には限界があり、地下室内の湿度が高くてＧＩＳ１内部への浸透湿気量が多い場合には、吸着剤６では吸着し切れなかったり、あるいは吸着剤６の有効期間が短くなったりする場合もある。
【００１３】
一方、ＧＩＳ１の周囲には、図示しないが金属製の各種構造物が多数存在し、地下室内の湿度が高いとこれらの構造物に錆が発生しやすくなり、寿命が短くなる恐れがある。
したがって、絶縁ガス５や絶縁スペーサ３などの絶縁物の絶縁性能の低下を防ぎ、金属製構造物の錆びの発生を防ぐ上からもＧＩＳ１内部への浸透水分量を減少させ、また、吸着剤６の寿命を長くするためには、ＧＩＳの周囲湿度は低く保つことが望ましい。
【００１４】
図６は従来の更に別の高電圧機器の一例である変圧器の吸湿防止のための種々の呼吸器の基本構造を示す。
図６（ａ）及び（ｂ）において、７は変圧器のタンクで、このタンク７内には変圧器中身８と絶縁油９とが収納されている。
【００１５】
１０は変圧器の油劣化防止装置（コンサベータ）であり、内部を柔軟な隔膜１０ａで油と外気との接触を遮断し、一端を油ダクト１０ｂを介して変圧器タンク７内と、他端をガスダクト１０ｃを介して吸湿呼吸器１１を介して大気と連通している。
吸湿呼吸器１１は呼吸口の内部に通常シリカゲルまたは活性アルミナのような吸着剤が装着されている。
【００１６】
図６（ａ）の場合は開放型コンサベータの場合を、また図６（ｂ）の場合はゴムセル式コンサベータの場合を示しているが、基本的な変圧器の構成は同じである。
このような構成の変圧器において、吸湿呼吸器１１を通して湿気が吸収され、湿度を低下させたタンク７外部の空気をタンク７内に流通させることによって、変圧器内部の絶縁物への湿気の影響を防ぎながら、温度変化による変圧器内部の圧力変動を油劣化防止装置１０で防いでいる。
【００１７】
このような構成の変圧器の場合にも、通常、吸湿呼吸器１１内のシリカゲルまたは活性アルミナのような吸着剤によって周囲の大気中の湿気は吸着されてタンク７内の絶縁物の絶縁性能の劣化はある程度防止できるが、周囲の大気中の湿度が高い場合には吸湿呼吸器１１で十分に大気中の湿気は吸着しきれず、タンク７内の絶縁物の絶縁性能が劣化したり、シリカゲルの寿命が短くなり頻繁に交換する必要が生じてしまう。
このように、変圧器についても、絶縁物の絶縁性能の低下を防ぎ、金属製構造物の錆びの発生を防ぐ上からも周囲湿度は低く保つことが望ましい。
【００１８】
従来一般的に、地下室の様に、密閉されて、湿気を帯びやすい場所において湿度をコントロールするための手段として、電動機を内蔵したエアーコンディショナを用いる手段が考えられるが、高電圧変電装置における地下変電所のような大規模な地下設備において適用するためには大掛かりな設備を必要とし、そのため設備は大きな体積を占有し、また、使用電力量や騒音も大きくなるなど設備費用がかさみ適さない。
【００１９】
一方近年、図７に示す様に、固体高分子電解質膜１２を挟むように多孔性電極１３ａ、１３ｂを設け、多孔性電極１３ａを室内の除湿側に配置し、多孔性電極１３ｂを室外の放湿側に配置し、この多孔性電極１３ａ、１３ｂ間に直流電源１４から直流電圧を図示のように印加することにより、陽極１３ａ側の湿気を水素イオンと酸素に分解し、水素イオンを固体高分子電解質膜１２を通過させて陰極１３ｂ側で空気中の酸素と反応させて水分子（気体）として放出することのできるドライユニット（湿気除去装置）が実用化されてきている（例えば特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開平７−１３２２１７号公報
【特許文献２】特開平７−２７５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
このようなタイプの湿気除去装置は、数Vの低い電圧で数W程度の非常に小さな電力で運転させることができ、印加電界の方向へ水分を移動できる方向性を有している。
しかしながら、このようなドライユニットは、制御盤等の比較的小さな筐体中の湿度コントロールへの適用が指摘されているものの、大規模な設備において、排気ダクトと組み合わせた使用法については検討されていなかった。
【００２１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、あまり大掛かりな設備の湿気除去装置を必要とせず、絶縁物の絶縁性能の劣化や金属の錆劣化を防ぐことができ、絶縁強度が強く、寿命の長い高電圧変電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の請求項１に記載の高電圧変電装置の発明は、密閉された室内に高電圧機器を設置してなる高電圧変電装置において、前記密閉された室から外部へ通じるダクトを布設し、このダクトに対して室内からダクト内へ向けて水分を移動させる固体高分子電解質膜ドライユニットを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によれば、絶縁物の絶縁性能の劣化や金属の錆劣化を防ぐことができ、絶縁強度が強く、寿命の長い高電圧変電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による高電圧変電装置の構成を示す概略断面図である。
図１において、２０は地下変電所が構築される地層で、この地層２０の地中には例えば隔壁２１ａ、２１ｂにより仕切られて密閉された地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成され、この地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ内に高電圧変電機器、例えばＧＩＳ２３ａ、２３ｂ、２３ｃなどの高電圧機器を収納、設置して地下変電設備が構築されている。
【００２５】
２４は前記地層２０の地中に、密閉された地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃの上部に位置するように布設された地中ダクトで、この地中ダクト２４の一端と前記地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃとはそれぞれ連結ダクト２５ａ、２５ｂ、２５ｃにより連通されている。
そして、地中ダクト２４の他端は地中から立ち上がり地層２０の地表外部に導出されるように構成され、排気ダクト２６を設けている。
【００２６】
２７ａ、２７ｂ、２７ｃは前記地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃと地中ダクト２４との接続部を塞ぐように各連結ダクト２５ａ、２５ｂ、２５ｃ内に設けられた固体高分子電解質膜ドライユニット（以下単にドライユニットと記す）である。
【００２７】
次に上記構成の高電圧変電装置の作用について説明する。
各地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃの内部および各高電圧機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは周囲の環境および周囲の土中から地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃの壁を通して浸透してくる湿気のため高い湿度の環境となっている。
また、その高湿度状態は地下室という環境のためなかなか改善されずに保たれている。
【００２８】
しかしながら、地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ内の湿気はドライユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃの作用により各地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ内からダクト２４内部へ向けて水分が移動され、地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ内の水分を、各連結ダクト２５ａ、２５ｂ、２５ｃおよびダクト２４を通して排気ダクト２６から地表外部へ排出することができ、各地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃの内部および各高電圧機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ周囲の湿度を低減することができる。
【００２９】
これによって、各地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃの内部の湿度が低下し、これに伴って高電圧機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃの絶縁ガス５や絶縁スペーサ３などの絶縁物は、それに含まれる水分濃度が減少し、絶縁性能が低下するのを防ぐことができる。
また、湿度の低下により構造物の錆の発生も抑えることができ、高電圧変電装置としての寿命が延びる。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施の形態について図２を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態の説明において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態における各連結ダクト２５ａ、２５ｂ、２５ｃに設けられたドライユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃに加えて、さらに、地中ダクト２４の外部への排出ダクト２６の開口部にもダクト２４内から外部へ向けて水分を移動させる固体高分子電解質膜ドライユニット２７ｄを設けている。
【００３２】
このような構成とすることによって本実施の形態によれば、地中ダクト２４内部の湿気も積極的に除湿することで、各地下変電室２２ａ、２２ｂ、２２ｃからの湿気の除去効率をより一層向上させることができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施の形態について図３を参照して説明する。
本実施の形態においては、前記第１の実施の形態に加えて、地層２０の地表外部の排気ダクト２６に隣接した位置に太陽電地２８を備えた太陽光発電装置２９を設けている。
【００３４】
この太陽光発電装置の発電出力は図示しない変換装置によりドライユニットの印加電圧としてふさわしい大きさの電圧に変換され、電源線３０を介してドライユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄへ供給されている。
【００３５】
このような構成とすることによって本実施の形態によれば、太陽光発電装置２９によって発電された電力により、ドライユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを運転するようにしているので、自然エネルギーを利用して除湿することができ、除湿のための運転コストを低減することができる。
【００３６】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施の形態について図４を参照して説明する。
図４は本発明の第４の実施の形態による高電圧変電装置の構成を示す概略断面図である。
【００３７】
図４において、７は前記室２２ａ，…に該当する変圧器のタンクで、このタンク７内には変圧器中身８と、絶縁油９とが収納されている。
１０は変圧器の絶縁油９の膨張収縮によるタンク内の圧力変化を低減させる油劣化防止装置で、一端を油ダクト１０ｂを介して変圧器タンク７内と、他端をガスダクト１０ｃを介し、吸湿呼吸器１１を介して大気と連通している。
【００３８】
吸湿呼吸器１１は呼吸口の内部にシリカゲルまたは活性アルミナのような吸着剤が装着されている。
２７ｅは固体高分子電解質膜ドライユニットで、吸湿呼吸器１１の、容器外部の大気と接する側に取り付けられている。
【００３９】
このような構成とすることによって本実施の形態によれば、ドライユニット２７ｅで吸湿呼吸器１１に取り付けられているシリカゲルまたは活性アルミナのような吸着剤の水分を大気中に放湿し、減少させることによって、吸着剤の効力の寿命を長くして変圧器内部へ侵入する湿気を減少させて絶縁性能の低下を小さくすることができる。
【００４０】
なお、前記実施の形態においては本発明を地下変電所に実施した場合を説明したが、本発明は必ずしも地下変電所に限定されるものではなく、一般的な地表に建築される高圧変電所においても実施することができる。
また、排気ダクト２６に排気ファンなどを設ければより除湿効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による高電圧変電装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による高電圧変電装置を示す概略構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による高電圧変電装置を示す概略構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態による高電圧変電装置を示す概略構成図。
【図５】従来の一般的なＧＩＳの構成図。
【図６】従来の一般的な変圧器における吸湿呼吸器の構成説明図。
【図７】固体高分子電解質膜ドライユニットの動作説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１…ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）、２…高電圧導体、３…絶縁スペーサ、４…接地容器、５…不活性絶縁ガス、６…吸着剤、７…変圧器タンク、８…変圧器中身、９…絶縁油、１０…油劣化防止装置、１０ａ…隔膜、１０ｂ…油ダクト、１０ｃ…ガスダクト、１１…吸湿呼吸器、１２…固体高分子電解質膜、１３ａ、１３ｂ…多孔性電極、１４…直流電源、２０…地層、２１ａ、２１ｂ…隔壁、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…地下変電室、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…高電圧機器、２４…地中ダクト、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…連結ダクト、２６…排気ダクト、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ…ドライユニット、２８…太陽電池、２９…太陽光発電装置、３０…電源線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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